(57)【要約】【課題】定電圧方式の電源装置を用いてＬＥＤの輝度を簡単かつ精度良くコントロールできる電源装置を提供することである。【解決手段】電圧指示信号を受け付け、その値に応じた電圧をＬＥＤ２１に印加し発光させる可変電圧電源３と、ＬＥＤ２１に流れる電流を測定し、その測定値に応じた値の測定信号を出力する電流測定部４と、電圧指示信号の値を所定範囲で変化させるとともに、それに応じて変化する測定信号の値を取得して、電圧指示信号の値と測定信号の値との関係を示す関係データを生成する関係データ生成部５１と、ＬＥＤ２１を所望の輝度にするための調光信号を受け付け、その値から測定信号の値を定めるとともに、その測定信号値に対応する電圧指示信号値を前記関係データに基づいて定め、その値の電圧指示信号を可変電圧電源に出力する変換部５２と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧指示信号を受け付け、その値に応じた電圧をＬＥＤに印加して発光させる可変電圧電源と、
ＬＥＤに流れる電流を測定し、その測定値に応じた値の測定信号を出力する電流測定部と、
電圧指示信号の値を所定範囲で変化させるとともに、それに応じて変化する測定信号の値を取得して、電圧指示信号の値と測定信号の値との関係を示す関係データを生成する関係データ生成部と、
ＬＥＤを所望の輝度にするための調光信号を受け付け、その値から前記ＬＥＤに流すべき電流値に対応する初期測定信号の値を定めるとともに、その初期測定信号値に対応する電圧指示信号値を前記関係データに基づいて定め、その値の電圧指示信号を可変電圧電源に出力する変換部と、を備えているＬＥＤ用電源装置。
【請求項２】
前記変換部が、前記電流測定部から測定信号を受信し、その値と前記初期測定信号値とを比較して、前記電流測定部からの測定信号値が前記初期測定信号値となるように、前記電圧指示信号値を変更し、その値の電圧指示信号を前記可変電圧電源に出力することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ用電源装置。
【請求項３】
前記電流測定部からの測定信号の値が所定値以上変化した場合に報知する報知部を、さらに備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤ用電源装置。
【請求項４】
前記関係データ生成部が、前記電圧指示信号値を間欠的にパルス出力し、その出力の際の測定信号の値を取得するものであることを特徴とする請求項１、２又は３記載のＬＥＤ用電源装置。
【請求項５】
電圧指示信号を受け付け、その値に応じた電圧をＬＥＤに印加して発光させる可変電圧電源と、ＬＥＤに流れる電流を測定し、その測定値に応じた値の測定信号を出力する電流測定部と、を備えたＬＥＤ用電源装置の制御方法であって、
電圧指示信号の値を所定範囲で変化させるとともに、それに応じて変化する測定信号の値を取得して、電圧指示信号の値と測定信号の値との関係を示す関係データを生成する生成ステップと、
ＬＥＤを所望の輝度にするための調光信号を受け付け、その値から前記ＬＥＤに流すべき電流値に対応する初期測定信号の値を定めるとともに、その初期測定信号値に対応する電圧指示信号値を前記関係データに基づいて定め、その値の電圧指示信号を可変電圧電源に出力する変換ステップとからなるＬＥＤ用電源装置の制御方法。
【請求項６】
前記電流測定部から測定信号を受信し、その値と前記初期測定信号値とを比較して、前記電流測定部からの測定信号値が前記初期測定信号値となるように、前記電圧指示信号値を変更し、その値の電圧指示信号を前記可変電圧電源に出力する更新ステップをさらに備えている請求項５記載のＬＥＤ用電源装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ用の電源装置及びその制御方法に関し、特に定電圧方式の電源装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤには、特許文献１に示すように定電流方式の電源電圧が主に用いられている。この定電流方式の電源装置は、ＬＥＤの輝度とそのＬＥＤを流れる電流との関係が正比例の関係にあるため、ＬＥＤの輝度を簡単且つ精度良くコントロールすることができる。
【０００３】
しかし、例えばＬＥＤを並列に複数接続した場合には、あるＬＥＤに不具合が生じた場合、一定の電流を流しているため不具合を生じたＬＥＤで消費されていた電流が他のＬＥＤに流れ、そのＬＥＤに流れる電流に変化が生じてしまう。その結果、１つのＬＥＤの不具合がその他のＬＥＤに影響を与え、輝度が変化してしまう、あるいは劣化、損傷してしまうなどの不具合を招いてしまうという問題がある。
【０００４】
一方、定電圧方式の電源装置を用いてＬＥＤの輝度をコントロールするものがある。この定電圧方式の電源電圧は、例えばＬＥＤが、並列に複数接続されているものであっても、それぞれ並列に接続されているＬＥＤには一定の電圧が印加されており、あるＬＥＤが損傷しても、他のＬＥＤに影響を与えることがないという利点がある。
【０００５】
しかし、ＬＥＤに印加される電圧とＬＥＤの輝度との関係が直線的ではないため、輝度のコントロールが定電流方式の電源装置に比べて非常に難しいという問題がある。
【特許文献１】特開２００４−０３９２９０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決することを目的としてなされたものである。つまり本発明は、定電圧方式の電源装置を用いてＬＥＤの輝度を簡単かつ精度良くコントロールできる電源装置を提供することをその主たる所期課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明にかかるＬＥＤ用電源装置は、電圧指示信号を受け付け、その値に応じた電圧をＬＥＤに印加して発光させる可変電圧電源と、ＬＥＤに流れる電流を測定し、その測定値に応じた値の測定信号を出力する電流測定部と、電圧指示信号の値を所定範囲で変化させるとともに、それに応じて変化する測定信号の値を取得して、電圧指示信号の値と測定信号の値との関係を示す関係データを生成する関係データ生成部と、ＬＥＤを所望の輝度にするための調光信号を受け付け、その値から前記ＬＥＤに流すべき電流値に対応する初期測定信号の値を定めるとともに、その初期測定信号値に対応する電圧指示信号値を前記関係データに基づいて定め、その値の電圧指示信号を可変電圧電源に出力する変換部と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
このようなものであれば、ＬＥＤの輝度と当該ＬＥＤを流れる電流とは正比例の関係があるという前提のもと、ＬＥＤに印加される電圧とそのＬＥＤを流れる電流との関係を予め求め、その関係を用いてＬＥＤの輝度をコントロールするようにしているので、定電圧方式の電源装置において、ＬＥＤの輝度を簡単かつ精度良く制御できる電源装置を提供することができる。
【０００９】
ＬＥＤの温度が変化するとＬＥＤを流れる電流が変化し、ＬＥＤの輝度が変化してしまう。これを好適に防止するためには、前記変換部が、前記電流測定部から測定信号を受信し、その値と前記初期測定信号値とを比較して、前記電流測定部からの測定信号値が前記初期測定信号値となるように、前記電圧指示信号値を変更し、その値の電圧指示信号を前記可変電圧電源に出力するというフィードバック制御を行うことが望ましい。
【００１０】
また、ＬＥＤが損傷すること等により電流値が急激に変化した場合に、そのことを使用者等に知らせ、他のＬＥＤが損傷することを防止するためには、前記電流測定部からの測定信号の値が所定値以上変化した場合に報知する報知部を、さらに備えていることが好ましい。
【００１１】
さらに、関係データを作成するための測定信号を得るに際して、ＬＥＤからの発熱を抑え、さらにはＬＥＤの熱暴走を防ぐためには、前記関係データ生成部が、前記電圧指示信号を間欠的にパルス出力し、その出力の際の測定信号の値を取得するものであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
このように構成した本発明によれば、ＬＥＤの輝度と当該ＬＥＤを流れる電流とは正比例の関係があるという前提のもと、ＬＥＤに印加される電圧とそのＬＥＤを流れる電流との関係を予め求め、その関係を用いてＬＥＤの輝度をコントロールするようにしているので、定電圧方式の電源装置を用いてＬＥＤの輝度を簡単かつ精度良く制御できる電源装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
本実施形態にかかるＬＥＤ用電源装置１は、ＬＥＤ照明部２に直流電圧を印加する定電圧方式の電源装置であって、図１に示すように、電圧指示信号を受け付け、その値に応じた電圧をＬＥＤ照明部２に印加し発光させる可変電圧電源３と、ＬＥＤ照明部２に流れる電流を測定し、その測定値に応じた値の測定信号を出力する電流測定部４と、電流測定部４から測定信号に基づいて可変電圧電源３を制御するための制御装置５とを備えている。
【００１５】
ＬＥＤ照明部２は、図２に示すように、ＬＥＤ２１を複数個並列に接続したものを用いているが、１つのＬＥＤ２１であっても良いし、あるいは、図３に示すように、複数直列に接続されたものを並列に複数接続したものでも良い。ここで、ＬＥＤ２１は所定時間連続して２００ｍＡ以上（例えば、２００ｍＡ〜２Ａのものが好ましい）の電流を流すことが可能なものであり、単体でも従来のものに比して非常に大きな光量で発光する。
【００１６】
可変電圧電源３は、後述する制御装置５によって制御され、ＬＥＤ照明部２に一定の電圧を供給する機能を有するものである。
【００１７】
電流測定部４は、抵抗を用いたり、ホールセンサを用いたりしたもので、ＬＥＤ照明部２を流れる電流、つまりＬＥＤ照明部２を含む回路６を流れる電流を測定し、その測定値に応じた値の測定信号を後述する制御装置５に出力する。
【００１８】
制御装置５は、図４に示すように、その機器構成はＣＰＵ５０１、メモリ５０２、入出力インターフェイス５０３、ＡＤ変換器５０４等を備えた汎用乃至専用のコンピュータであり、前記メモリ５０２の所定領域に記憶させた所定プログラムにしたがってＣＰＵ５０１、周辺機器等を協働させることにより、図１に示すように、関係データ生成部５１、関係データ格納部Ｄ１、変換部５２、報知部５３等としての機能を発揮する。
【００１９】
以下に各部５１〜５３、Ｄ１ついて説明する。
【００２０】
関係データ生成部５１は、図５に示すように、ＬＥＤ用電源装置１に接続されているＬＥＤ照明部２の電圧に対する電流のＶ−Ｉ特性を示す関係を生成するものである。その生成方法は、電圧指示信号の値を所定の範囲で変化させることによりＬＥＤ照明部２に印加される電圧を変化させるとともに、それに応じて変化する電流測定部４が測定した測定信号の値を取得して、電圧指示信号の値と測定信号の値との関係を示す関係データを生成するというものである。ここで、所定の範囲とは、ＬＥＤ２１の使用定格範囲にわたる範囲であり、ゼロからＬＥＤ２１の最大定格電流値までである。
【００２１】
より詳細な生成方法としては、図６に示すように、ある電圧を一定時間ＬＥＤ照明部２に印加した後、間欠的に変化させるようにしている。本実施形態では、電圧を次第に大きくするように変化させている。これは連続的に電圧を上げていくと、生成データ生成段階で、ＬＥＤ２１が熱暴走を起こすおそれがあるが、電圧を徐々に大きくしていくにあたり間欠的に一定時間印加するようにすれば、ＬＥＤ２１の熱暴走を防ぐことができる。またこのようにパルス状に電圧を印加することは、定電圧制御しているため定電流制御に比べてはるかに簡単に行うことができる。
【００２２】
関係データ格納部Ｄ１は、関係データ生成部５１が生成した関係データを格納するためのものである。
【００２３】
変換部５２は、ＬＥＤ照明部２を所望の輝度で発光させるため、例えば使用者から入力された調光信号を受信する。そして、その調光信号が示す輝度の値から、ＬＥＤ照明部２に流れなければならない電流値の初期測定信号を定めるとともに、その初期測定信号値に対応する電圧指示信号を関係データに基づいて定め、その値の電圧指示信号を可変電圧電源３に出力するものである。
【００２４】
そして、一定の電圧をＬＥＤ照明部２に印加すると、ＬＥＤ照明部２の温度が上昇しＬＥＤ照明部２に流れる電流が大きくなるので、ＬＥＤ照明部２を流れる電流をフィードバック制御するために、変換部５２は電流測定部４から測定信号を受信し、その値と初期測定信号値とを比較して、電流測定部４からの測定信号値が初期測定信号値と等しくなるように、電圧指示信号値を変更し、その値の電圧指示信号を可変電圧電源３に出力する。
【００２５】
また、変換部５２は、電流測定部４から測定信号を受け付け、その値の変動が所定の範囲内であれば、前記のように電圧指示信号を更新することによりＬＥＤ照明部２の輝度を一定に保つようにフィードバック制御するが、測定信号値の変動が所定の範囲を超えた場合には、変換部５２は後述する報知部５３に報知信号を出力する。
【００２６】
報知部５３は、ＬＥＤ照明部２に流れる電流が所定の範囲を超えて変動した場合に使用者等に報知するものであり、例えば、変換部５２からの報知信号により音を発するものなどが考えられる。
【００２７】
次にこのように構成したＬＥＤ用電源装置１の動作について以下に説明する。なお、ＬＥＤ用電源装置１の動作を説明するにあたり、動作中にＬＥＤ用電源装置１とＬＥＤ照明部２とを接続するコネクタ（図示しない）が抜かれないことを前提とする。
【００２８】
本実施形態のＬＥＤ用電源装置１の動作は主として、初期設定動作とフィードバック制御動作とからなる。
【００２９】
まず、初期設定動作について図７を参照して説明する。
【００３０】
ＬＥＤ用電源装置１にＬＥＤ照明部２を接続する。そして、図示しないメインスイッチ又はリセットスイッチをオンすると（ステップＳａ１）、関係データ生成部５１は、初期設定の一連の動作を所定回数実行して関係データの生成が終了したか否かを判断する（ステップＳａ２）。関係データの生成が終了していないならば、関係データ生成部５１は電圧指示信号を可変電圧電源３に出力する（ステップＳａ３）。そして、その電圧指示信号に基づいて可変電圧電源３が電圧をＬＥＤ照明部２に印加するとともに、電流測定部４がその際に流れる電流を測定し、その測定信号を関係データ生成部５１に出力する（ステップＳａ４）。その後、関係データ生成部５１は電圧指示信号の値と測定信号の値とを対にして関係データ格納部Ｄ１に格納する（ステップＳａ５）。この一連の動作を所定回数実行して関係データの生成が終了したならば、関係データ生成部５１は初期設定動作を終了する。ここで所定回数のうちの１回とは、関係データ生成部５１が間欠的に出力する電圧指示信号値の１パルスのことである。
【００３１】
次にフィードバック制御動作について図８を参照して説明する。
【００３２】
最初に、変換部５２が使用者からの調光信号を受け付ける（ステップＳｂ１）。調光信号を受け付けた変換部５３は、電流及び輝度の正比例の関係からＬＥＤ照明部２に流れるべき初期の電流値の初期測定信号値を決定し（ステップＳｂ２）、その初期測定信号値から関係データに基づいて電圧指示信号値を定めて可変電圧電源３に電圧指示信号を出力する（ステップＳｂ３）。
【００３３】
ＬＥＤ照明部２に電圧を印加している間、変換部５２は、電流測定部４から測定信号を受け付けており（ステップＳｂ４）、その測定信号の値が調光信号により定まる初期測定信号の値であるか否かを判断する（ステップＳｂ５）。電流測定部４からの測定信号が調光信号により定まる測定信号の値であるならば、変換部５２はそのまま一定の電圧指示信号を可変電圧電源３に出力する。一方、電流測定部４からの測定信号値が初期測定信号の値と異なる場合には、その差が予め定めた所定値以上か否かを判断する（ステップＳｂ６）。所定値未満ならば、ＬＥＤ測定部２を流れる電流が所望の値となるように変換部５２は電圧指示信号の値を変更し、その値の電圧指示信号を可変電圧電源３に出力する（ステップＳｂ７）。また、所定値以上ならば、変換部５２は報知部５３に報知信号を出力する（ステップＳｂ８）。
【００３４】
このように本実施形態にかかるＬＥＤ用電源装置１によれば、ＬＥＤ２１の輝度と当該ＬＥＤ２１を流れる電流とは正比例の関係があるという前提のもと、ＬＥＤ照明部２に印加される電圧とそのＬＥＤ照明部２を流れる電流との関係を予め求め、その関係を用いてＬＥＤ照明部２の輝度をコントロールするようにしているので、定電圧方式の電源装置１において、ＬＥＤ照明部２の輝度を簡単かつ精度良く制御できる電源装置１を提供することができる。
【００３５】
また、変換部５２が電流測定部４からの測定信号の値及び関係データに基づいて電圧指示信号の値をフィードバック制御するようにしているので、ＬＥＤ照明部２の温度変化により生じる輝度の変化を好適に防止することができる。
【００３６】
さらに、ＬＥＤ照明部２に流れる電流が所定の範囲を超えて変動した場合に使用者等に報知する報知部５３を備えているので、ＬＥＤ２１が損傷すること等により電流値が急激に変化した場合に、そのことを使用者に知らせ、他のＬＥＤ２１が損傷することを防止することができる。
【００３７】
前記関係データ生成部５１が、電圧指示信号の値を所定範囲で変化させるときに、その値を一定時間印加した後間欠的に変化させるので、関係データを作成するための測定信号を得るに際して、ＬＥＤ照明部２からの発熱、さらにはＬＥＤ２１の熱暴走を抑えることができる。
【００３８】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００３９】
例えば、前記実施形態では、関係データ作成部が、関係データを作成するにあたり、電圧指示信号を一定時間間欠的に出力するようにしたが、これに限られることはなく、所定範囲内の電圧を連続的に変化させるように電圧指示信号を可変電圧電源に出力するようにしても良い。
【００４０】
また、照射される対象によっては、輝度の所定の範囲内においては一層精度のよい調節が必要な場合が考えられるが、この場合には、輝度の所定の範囲内において細かくコントロールできるように、関係データを作成するようにすればよい。
【００４１】
さらに、前記実施形態では、測定信号値と初期測定信号値とが異なる場合に電圧指示信号を変更するように構成しているが、測定信号値と初期測定信号値との差が所定値以上の場合に初めて電圧指示信号を変更するように構成しても良い。
【００４２】
その上、前記実施形態の動作中においては、コネクタが抜かれないことを前提としていたが、コネクタが抜かれた場合に所定の動作をするようにしても良い。つまり、ある電圧をかけたときに、測定信号値がゼロの場合にはコネクタが抜かれたと判断して、初期設定動作に戻るようにしても良い。
【００４３】
具体的には、初期設定動作中であれば、電圧指示信号をパルス出力している以外のタイミングで、ある一定の電圧指示信号を出力し、そのときに測定信号値がゼロであればコネクタが抜かれたと判断して、再度初期設定動作を始め関係データを生成するようにし、フィードバック制御動作中であれば、所定電圧が発生しているにもかかわらず、測定信号値がゼロになった場合にコネクタが抜かれたと判断して、再度初期設定動作を始め関係データを生成するようにする。
【００４４】
その他、前述した各実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記各実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態におけるＬＥＤ用電源装置の概略構成図。
【図２】同実施形態におけるＬＥＤ照明部の回路構成図。
【図３】他の実施形態におけるＬＥＤ照明部の回路構成図。
【図４】本発明の一実施形態における制御装置の機器構成図。
【図５】ＬＥＤのＶ−Ｉ特性の関係を示す図。
【図６】同実施形態における関係データ作成時の電圧の印加方法。
【図７】同実施形態におけるＬＥＤ用電源装置の初期設定動作を示すフローチャート。
【図８】同実施形態におけるＬＥＤ用電源装置のフィードバック制御動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４６】
１  ・・・ＬＥＤ用電源装置
２１・・・ＬＥＤ
３  ・・・可変電圧電源
４  ・・・電流測定部
５１・・・関係データ生成部
５２・・・変換部
５３・・・報知部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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